Heisenbergsche Unschärferelation
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Heisenbergsche Unschärferelation Heisenbergsche Unschärferelation Presentation Transcript

  • Maria Schiffler, Thomas Keckeis, Hannes Raddatz
    • Biografie
    • Unschärferelation
      • Physikalisch
      • Philosophisch
    • Bezug zu Kant
    • Quellen
    • 5. Dezember 1901 in Würzburg in
    • eine Professorenfamilie geboren
    • Studium der Physik in München
    • 1924 Assistent von Max Born
    • (Mathematiker, Physiker) in Göttingen
    • arbeitete mit Niels Bohr in Kopenhagen
    • In den folgenden Jahren begründete er mit Max Born und Pascual Jordan die theoretische Quantenmechanik.
    • 1927 - Mit 26 Jahren als Professor an die Universität Leipzig berufen
    • 1932 erhielt er den Nobelpreis für Physik
    • Von 1942 bis 1945 leitete Heisenberg das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik
    • lehrte als Professor an der Berliner Universität, wo er führend am Uranprojekt des Heereswaffenamtes beteiligt war
    • Bei Besuch in Berlin 1925 führt er Diskussionen mit Albert Einstein über die neue Quantentheorie
    •  Einstein hielt eine solche „Säuberung“ einer physikalischen Theorie aber für absurd
    •  Einstein : „Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der Alte (Gott) nicht würfelt.“
    • intensive Diskussionen mit Niels Bohr über die Interpretation der neuen Theorie
    • Heisenberg führten diese Diskussionen zur Unschärferelation
    • Auch Unbestimmtheitsrelation genannt
    • Jeweils zwei Messgrößen eines Teilchens (Ort und Impuls) nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmt sind
    • wurde 1927 von Heisenberg im Rahmen der Quantenmechanik formuliert
    • Unter dem Begriff der Unschärfe ist mathematisch gesehen die sogenannte Standardabweichung gemeint
    • Gleichung nach Ensembl e-Interpretation aufgestellt
    • Gleichung:
    • ∆ x ∙ ∆p ≥ 1 / 4 π h
    • Δx = Unschärfe des Ortes x
    • Δp = Unschärfe des Impulses p (Geschwindigkeit)
    • h = plancksche Wirkungsquantum (Naturkonstante )
    • Teilchen wird unter ein Mikroskop gelegt
    • Ort des Teilchens soll exakt bestimmt werden
    • Dazu verwendet man Licht immer kleinerer
    • Wellenlänge, um die Auflösung zu erhöhen
    • Zumindest ein Photon muss durch das Mikroskop
    • auf das Teilchen fallen, um es "sehen" zu können
    • Nach der de Broglie Gleichung besitzt dieses Photon
    • einen Impuls p, der umso größer ist, je kleiner seine
    • Wellenlänge ist:
    • Wellenlänge λ = h/p
    • Also erfährt das Teilchen durch die "Messung" seines Ortes selbst einen Impuls (es wird "angestoßen")
    • Damit kann sein Ort (oder Impuls) nicht präzise bestimmt werden
    • Eine Auswertung dieses Experiments führt zur Unschärferelation
    • Zusammengefasst:
    • genaue Ortsbestimmung nur möglich wenn auf gleichzeitige Bestimmung des Impulses verzichtet wird
    • Ursache : jede Messung beinhaltet eine Wechselwirkung zwischen Meßgerät und Meßobjekt
    • Wenn das Meßobjekte so klein wird, daß es einzelne Energiequanten, die mit ihm zwecks Messung in Wechselwirkung treten, stark beeinflussen, dann ist keine gleichzeitige exakte Messung komplementärer Zustandsgrößen mehr möglich
    • Die Allgemeingültigkeit der Kausalität ist prinzipiell unbeweisbar
    • Die positivistische Deutung dieses Ergebnisses ist die 'Kopenhagener Deutung
    • Als anschaulichstes Beispiel : atomare Zerfall.
      • Die Halbwertszeit für Radium beträgt 1622 Jahre. Mit dem Zerfallsgesetz (N = N 0 •e -kt mit k = ln2/1622) kann berechnet werden, wann x% der anfänglich vorhandenen Atome (N0) zerfallen sind. Das Zerfallsgesetz beinhaltet eine konstante Zerfallswahrscheinlichkeit pro Atom. Der Zerfall geschieht deshalb offenbar spontan, ohne erkennbare Ursache.
    • Vorbemerkung:
    • Komplementarität - die Eigenschaft, dass bei vollständiger Bekanntheit der ersten Größe über das Ergebnis einer Messung der zweiten Größe überhaupt nichts ausgesagt werden kann
    • das mögliche Wissen über die komplementäre Größe ist somit beschränkt
    • Diese Beschränkung wird durch die Heisenbergsche Unschärferelation beschrieben
    • Schema
    • Die Wahrscheinlichkeitsaussagen, die über den Aufenthaltsort eines Teilchens getroffen werden, stehen im Widerspruch zu den fest definierten Zuständen in der Kausalität des Determinismus
    • Nach Heisenberg kann das Wort „Zustand“ in der Quantenphysik durch „Möglichkeit“ ersetzt werden
      • Es gibt also viele mögliche Zustände eines Teilchens
      • Alle summiert ergeben 100% des Teilchenzustandes
    • Heisenberg gegen Determinismus, da Kausalität abhanden kommt
    • Wobei Heisenberg sagt, dass die Kausalität trotzdem existiert, sie wurde bis jetzt nur falsch definiert
    • Sie muss also „indeterministischer“ definiert werden
    • „ Eine indeterministisch verfasste Kausalität ist eine Kausalität im Sinne begünstigender und nicht vollständig determinierender Kausalfaktoren.“
    • Deutung:
    • Heisenberg beweist mit der Unschärferelation, dass der Determinismus nicht die unbedingte Folge der wissenschaftlichen Erkenntnisse sein muss
    • Er schlägt mit seiner Theorie dem Determinismus sozusagen die Füße weg – Zitat:
      • „ Die neu entdeckten Erscheinungen entziehen sich dem mechanistischen Weltbild.“
    • Kant zeigt mit seinem „a priori“ auch die Kausalität in der Wissenschaft 
    • Das Kausalgesetz wird in der Quantentheorie nicht oder jedenfalls nicht in der gleichen Weise wie in der klassischen Physik angewandt
    • Er war überzeugt, dass seine Vorstellungen die Grundlage für jede Metaphysik der Zukunft, die sich wissenschaftlich nennt, bilden müssten
    • "Wenn wir erfahren, daß etwas geschieht, so setzen wir dabei jederzeit voraus, daß irgend etwas vorausgehe, worauf es nach einer Regel folgt."
    • Heisenberg zeigt jedoch durch die vers. Möglichkeiten des Vorausgehenden und Geschehenden, dass diese Regel nicht existiert
    • http://www.novo-magazin.de/76/novo7644.htm
    • http://www.zum.de/ki/Willensfreiheit.htm
    • http://de.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg
    • http://www.blutner.de/philos/Texte/heis4.html